基于單片機的步進電機驅動控制系統設計

摘要

步進電機廣泛應用于工業，軍事和醫療自動化領域，如數控裝置，牽伸機，機械手，印刷及包裝設備。采用單片機控制步進電機，實現了軟件與硬件相結合的控制方法。用軟件代替環形分配器，達到了對步進電機的理想控制。系統中采用單片機接口線直接去控制步進電機各相驅動線路實現步進電機轉向及轉速的控制。采用中斷和查詢相結合的方法來調用中斷服務程序，采用軟件編程的辦法實現脈沖的分配，完成對步進電機的控制，顯示器及時顯示正轉、反轉速度等狀態。本方案主要通過三大塊來設計，包括驅動電路設計、狀態顯示部分設計和按鈕部分設計。并通過控制脈沖頻率來控制電機轉動的角度和速度，實現對步進電機的有效控制。本課題采用單片機作為控制核心，實現對步進電機起停、正轉、反轉、加速、減速的功能，并在LED上顯示。本設計有以下優點：單片機軟件編程可以實現自動化和精確化控制，避免了失步、振蕩等對控制精度的影響；用軟件代替環形分配器，通過對單片機的設定，用同一種電路實現了多相步進電機的控制和驅動，提高了接口電路的靈活性和通用性；單片機的強大功能使顯示電路、鍵盤電路、復位電路等外圍電路有機的組合，提高系統的交互性。

關鍵詞：步進電機，單片機，轉動，驅動

ABSTRACT

...

KEY WORDS：stepper motor, SCM, turning, Drive

目錄

第一章 緒論5

1.1 前言5

1.2研究背景7

1.3國內外研究現狀8

1.4主要研究內容9

1.5 本章小結9

第二章 步進電機與單片機簡介10

2.1步進電機概述10

2.1.1步進電機定義10

2.1.2步進電機工作原理10

2.1.3步進電機主要類型與選擇11

2.1.4步進電機靜態指標12

2.1.5步進電機動態指標12

2.1.6步進電機驅動系統14

2.2單片機概述15

2.2.1單片機定義15

2.2.2單片機組成及應用15

2.2.3單片機的應用系統16

2.2.4 AT89C51簡介及引腳說明17

2.3步進電機驅動方式20

2.3.1步進電機驅動技術20

2.3.2單片機驅動步進電機22

2.4 本章小結22

第三章 系統硬件設計23

3.1系統設計環境23

3.1.1Proteus軟件23

3.1.2Keil軟件24

3.2系統整體圖25

3.3單片機最小系統26

3.4驅動電路部分26

3.4.1ULN2003A系列驅動器26

3.4.2驅動電路工作原理28

3.5按鍵部分29

3.6時鐘晶振部分29

3.7 本章小結30

第四章 系統軟件結構31

4.1系統主程序31

4.2顯示部分32

4.3定時器中斷32

4.4按鍵掃描33

4.5本章小結34

第五章 系統調試與檢測35

第六章 總結與展望39

參考文獻41

致謝43

附錄44